Классификация трубопроводов. 
Основные задачи расчета трубопроводов

При установившемся движении несжимаемой жидкости в трубопроводах имеют место потери напора по длине (т.е. при равномерном или плавноизменяющемся движении) — h_l и местные потери напора (т.е. при резкоизменяющемся движении) — h_j. Сравнивая их по величинам, можно выделить два крайних случая.

1. Сумма местных потерь напора пренебрежимо мала по сравнению с суммарными потерями по длине:

(2.21).

Это обычно имеет место, если длина трубы l > 1000 D, где D — диаметр трубы, поэтому такие трубопроводы называют длинными.

2. Потери по длине пренебрежимо малы по сравнению с местными потерями:

(2.22).

Такие трубопроводы называют весьма короткими. Наиболее типичными представителями весьма коротких трубопроводов являются так называемые насадки — трубы небольшой длины (цилиндрические или конические), присоединенные к отверстию в стенке резервуара. В цилиндрических насадках можно пренебречь потерями напора по длине по сравнению с местными потерями, если их длина l < 8D.

В общем случае, когда необходимо учитывать и местные потери напора и потери по длине, трубопроводы называют короткими.

Если часть трубопровода расположена выше уровня воды в резервуаре, который его питает (рис. 6.1), то такой трубопровод называют сифонным или просто сифоном. Его расчет принципиально не отличается от расчета обычного трубопровода. Здесь только необходимо иметь в виду,.

что в сифоне всегда имеет место вакуум (давление в некоторых областях потока ниже атмосферного), и следует проверять, не будет ли вакуум h_BaK больше вакуума допускаемого (h_вак)_доп (для воды (п_вак)_доп = (6…7) м вод. ст.) при котором возможны разрывы сплошности потока и образование паровоздушных полостей (см. разд. 1.7). Эти явления, с одной стороны, нежелательны при эксплуатации трубопровода, а с другой стороны, они существенно усложняют расчет.

При гидравлическом расчете трубопроводов различают две основные задачи.

1. Прямая задача. Заданы геометрические форма и размеры трубопровода (длины и диаметры на всех участках, форма внутренней поверхности — шероховатость), все устройства для регулирования и измерения характеристик потока (задвижки, диафрагмы и т. п.), форма сопряжения трубопровода с питающим и питаемым резервуарами, т. е. гидравлические сопротивления, которые обусловливают местные потери напора.

При этом можно рассматривать два варианта: а) задан расход в трубопроводе, требуется найти суммарные потери напора в нем; б) заданы суммарные потери напора в трубе (например, разность уровней в питающем и питаемом резервуарах, см. рис. 6.1), требуется найти расход воды в трубопроводе.

2. Обратная задача. Заданы расход и суммарные потери напора в трубопроводе, геометрическая форма которого (шероховатость стенок, наличие поворотов, диафрагмы, задвижек и т. п.) известна. Требуется найти диаметр трубопровода.

В обеих задачах может представлять интерес и распределение давления вдоль трубопровода, так что в результате решения задачи обычно должны быть построены пьезометрическая и напорная линии.